칼럼

고정밀 포지셔닝 기술, 어떻게 양산화할 것인가

발행일시 : 2018-01-19 00:44
피터 페어허스트 Peter Fairhurst (유블럭스 제품 센터 포지셔닝 부문 총괄) <피터 페어허스트 Peter Fairhurst (유블럭스 제품 센터 포지셔닝 부문 총괄)>

기술은 문제의 해결 정도에 따라 그 성공 여부가 결정된다. 예를 들어, 이제 우리 일상 생활에서 흔하게 접할 수 있는 GNSS 기술의 경우, 수 미터 내에 존재하는 사물의 정확한 위치 식별을 통해 수 많은 문제를 해결할 수 있다. 고도로 자동화된 차량 및 자율 주행 차량부터 드론과 같은 모바일 로봇에 이르기까지 다양한 분야에서 내비게이션 애플리케이션 부문의 자동화 요구가 증가하고 있다. 때문에 더 높은 정밀도를 가진 위치 추적 솔루션의 필요성이 강조되고 있다.

고정밀 GNSS 솔루션은 지난 10여 년간 주로 고부가가치의 틈새 시장에 공급되었다. 그러나 이러한 고정밀GNSS 솔루션은 자율 주행 차량과 같은 현재의 기술 혁신의 흐름에 따라 증가하고 있는 수요를 충족시키기에 아직 부족하다. 높은 가격, 큰 크기 및 중량이라는 요소는 이를 양산 제품에 적용하기 어렵게 만들고 있다. 보다 중요한 것은, 이러한 요소들이 몇 년 내에 새로운 차량에서 표준이 될 수 있는 기술에 치명타가 될 수 있지만 그 정도를 예측하기 어렵다는 것이다.

현재 차세대 GNSS 하드웨어 및 보정 서비스는 서서히 이러한 장벽들을 극복하기 시작했으며, 더 적고 더 합리적인 비용으로 확장이 가능한 고정밀 GNSS 솔루션의 양산화에 진입하고 있다.

과거의 솔루션들
고정밀 GNSS 서비스의 혜택을 누리기 위해서는 위치추적 장치가 그 근사 위치를 보정 서비스 제공자에게 전송해야 한다. GNSS 기준국(GNSS reference station)의 네트워크를 사용하여, GNSS의 오차(주로 전리층에 의해 유발된 오차)를 모니터링함으로써 서비스 제공자는애플리케이션의 특정 위치에 적합하게 구성된 수정 데이터를각 고객에게 제공할 수 있다. 측량, 기기 제어 및 농업 부문의 애플리케이션들은 GNSS 수신기 당 연간 600~1000달러의 사용료로 센티미터급 정확도를 가진 위치추적 서비스를 누릴 수 있었다.

이러한 서비스는 고비용일 뿐만 아니라, 주로 단일 국가 나 주(state) 내에서만 운영된다. 물론 정착농가에는 아무 문제가 없겠지만, 다른 사용자들에게는 골칫거리가 될 수 있다. 커넥티드 차량(connected vehicle)을 운전하여 국경 또는 주 경계를 넘나드는 사용자나, 해외에서 무인비행기(UAV) 기반 공중 측량 활동을 실시해야 하는 등 새로운 위치에서 계속 고정밀 GNSS 서비스를 이용하기 위해 로밍 계약이나 추가 비용을 감수해야 하는 사용자가 그 예이다.

그렇다면 어떤 솔루션이 확장성을 지원할까? 전통적인 고정밀 GNSS 서비스는 셀룰러 네트워크를 통한 양방향 통신을 사용하여 사용자 애플리케이션과 보정 서비스 공급자 사이에서 메시지를 교환한다. 수천 또는 잠재적인 수백만 대의 장치가 다른 셀룰러 데이터 요청과 대역폭을 두고 경쟁하는 상황에서 이러한 전통적 방식을 그대로 유지한다면, 보정 서비스에 대한 신뢰할 수 있는 접근을 제공하지 못하거나 또는 어렵게 만들 것이다. 특히 보정 서비스 기능의 사용이 불가할 경우에 사용자의 안전에 영향이 발생할 수 있는 애플리케이션은 반드시 피해야 한다.

고정밀 포지셔닝 기술, 어떻게 양산화할 것인가

미래 솔루션에 대한 전망
고정밀 GNSS의 패러다임은 전환 단계에 있다. 새로운 유형의 GNSS 보정 서비스는 부분적으로 서비스 센터와 사용자 간 양방향 통신의 필요성을 제거하여 이러한 장벽을 극복하고 있다. 새로운 서비스 공급자들은 각 장치에 GNSS 오차에 관한 위치 별 정보를 전달하는 대신, 전체 영역에 대한 오차를 지속적으로 모델링하며, 인터넷이나 위성을 통해 보정 정보를 전달한다. 이러한 새로운 유형의 GNSS 보정 서비스의 예가 바로 상태 공간 제어(SSR-state space representation) 기반 기술이다.

이러한 변화는 전반적인 산업계의 사고를 전환시킨다. 개별적으로 각 지역과의 양방향 통신을 유지하는 대신 GNSS 수신기에 모델링된 오차 데이터를 광역 수준으로 전송할 경우, 대용량 양산 시장의 길이 열릴 수 있다. 또한 이러한 변화는 기존의 비싼 구독형 서비스 모델의 기반을 흔들게 될 것이다.

일본은 QZSS 위성을 통한L6신호로 GNSS 오차 정보를 전국적으로 전달하는 선도적 사례를 보유하고 있으며, 이는 양산 시장 애플리케이션들에 테스트 베드를 제공한다. 이 센티미터급의 측위보강서비스(CLAS-centimeter level augmentation service) 기술은, 비록 지리적으로 일본 영토로 한정되어 있으나 이미 일본의 고정밀 애플리케이션(정밀 농업, 기기 제어 및 자율 주행 등의 분야)에서 많은 관심을 받고 있다. 2017년 9월 미쓰비시전기(Mitsubishi Electric)은 센티미터급의 측위보강서비스(CLAS) 서비스를 사용하여 자율주행 시스템에 대한 현장 테스트를 진행 중이라고 밝힌 바 있다.

중국의 경우, QXWZ는 고정밀 GNSS 서비스에 대한 대체 접근 방식을 채택 중이다. QXWZ는 전송에 의존하는 대신, 중국 GNSS 기준국에 대한 권한에 따른 접근을 사용하여 표준 접근법의 한계를 극복하고, 개별 사용자뿐 아니라 OEM 및 시스템 통합자 등 다양한 고객에게 중국 영토에 적합한 교정 서비스를 제공 중이다. 중국 내에서 이 같은 성공적인 구현에도 불구하고, 이 솔루션은 전 세계에 제품을 공급하는 OEM에게는 그다지 매력적이지 않다. 현지의 GNSS 보정 서비스를 사용하기 때문이다.

최근 이루어진 또 다른 기술 개발에 따라, 멀티밴드 GNSS 수신기 사용이 증가하고 있다. 이 수신기는 독립형 GNSS의 향상된 포지셔닝 정확도를 제공하여, 수 많은 상용 애플리케이션에서 사용자 경험을 향상시킬 수 있다. 다시 말해, 독립형 멀티 밴드 GNSS 수신기는 고도의 자동화 차량 및 모바일 로봇에서 요구되는 센티미터 급 정밀도를 제공할 수 없으며, 항상 보정 서비스를 필요로 할 것이다.

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유럽의 관점
대륙 규모의 GNSS 보정 서비스는 간편한 사용 및 대규모 시장으로의 서비스를 통해 고객 및 서비스 공급자에게 혜택을 줄 것이다. 이는 특히 국경을 가로지르는 이동성과 경제적 활동이 높은 유럽에서 상당한 호응을 얻을 것이다. 유럽에 기반을 둔 삽코다(Sapcorda)는 유블럭스, 보쉬(Bosch), 지오플러스플러스(Geo++) 및 미쓰비시전기(Mitsubishi Electric)가 합작 투자한 회사로, 일본에서의 경험을 토대로 유럽 및 미국에서 차세대 GNSS 보정 서비스를 구축하고 있다. 삽코다(Sapcorda)는 대륙 전체의 보정 데이터를 위성 통신에 의존하는 대신 셀룰러 네트워크를 통해 대륙 전체에 전송할 예정이다.

삽코다(Sapcorda)는 사용자가 단일 GNSS 제조사에 한정되지 않도록 인터넷을 통해 보정 데이터를 인터넷 공개 형식으로 제공하여 모든 하드웨어 제조사가 고정밀 GNSS 솔루션을 개발할 수 있도록 한다. 이러한 접근법은 대륙 기반의 보정 서비스를 추구하는 것으로, 현재의 틈새 시장에 국한된 서비스를 대량 시장에 적합한 서비스로 확대할 것이다. 또, 자율주행 및 반 자율주행 차량, 측량용 드론 및 사물 인터넷의 광범위한 응용 분야로 그 적용 범위를 확대할 것이다.

문제의 해결
고정밀 GNSS 보정 서비스는 아직 초기 단계이며, 현재 다양한 관련 기술과 비즈니스 모델이 경쟁중이다. 예컨대, 미국의 트림블(Trimble) 서비스는 사용자에게 GNSS 보정 서비스를 공개 형식으로 제공하는 대신, 자사의 GNSS 수신기를 사용하는 장치에만 보정 서비스가 기능하도록 제한한다. 트림블(Trimble)은 완벽히 통합된 솔루션을 제공함으로써 제품 라인 전반에 걸쳐 상호운용성을 보장할 수 있다. 그러나 지리적으로 다양한 시장을 공급하는 OEM의 경우에는 이러한 이점을 포기하고, 공개 형식의 보정 데이터를 공급하는 다수 공급자의 글로벌 커버리지를 선택할 확률이 높다.

자율주행과 같이 안전성이 중요한 애플리케이션 또는 드론 측량과 같이 정확성이 핵심인 애플리케이션의 경우, 서비스의 강건성이 반드시 보장되어야 한다. 셀룰러 네트워크가 포화 상태일 때도 전달에 혼잡이 발생하지 않도록 유블럭스는 3GPP와 적극적으로 협력하여 서비스 수준에 관한 합의를 도출할 수 있는 전송 메커니즘 표준을 개발하고 있다.

일본과 중국은 전국 범위로 커버리지를 확장했지만, 아직까지 전 대륙 또는 전 지구적 범위로 서비스 커버리지를 확장하기 위한 사례가 없다. 삽코다(Sapcorda)가 성공한다면 아마도 국경상의 장애 및 국가 단위로 구성되는 모바일 서비스 공급업자의 문제를 극복한 최초의 사례가 될 것이다. 오늘날의 서비스 공급자들이 어떻게 적응 전략을 펼칠지도 지켜봐야 할 문제이다.

고정밀 포지셔닝 기술, 어떻게 양산화할 것인가

최종 사용자의 만족이 최우선
진정한 의미에서 양산 시장 진출에 성공하기 위해서는, 고정밀 GPS 서비스 공급자는 광범위한 서비스 범위와 개방성을 제공해야 할 뿐만 아니라 혁신을 주도하고 기존 틈새 시장에서 탈피하여 더 큰 규모를 추구할 수 있는 능력을 가져야 한다. 기술이 사회 전반에 수용될 경우, 최종 사용자의 만족도는 가장 중요한 과제가 될 것이다. 예컨대, 국경 및 주 경계, 서비스 가입, 규제의 충돌 같은 장애 요인은 최종 사용자의 만족을 위해 우선적으로 해결해야 할 과제라 할 수 있다. 이러한 문제의 해결을 위한 시도는 이미 이루어지고 있다. 일례로 장치 제조사들이 교정 서비스 공급자들과 면밀히 협력하여 최종 사용 장치의 비용에 해당 서비스 비용을 통합하는 B2B 비즈니스 모델이 이미 존재한다.

차세대 고정밀 GNSS 서비스는 현재 한창 개발 중인 자동화 내비게이션 솔루션을 실현하는 핵심 기술이 될 것이며, 동시에 전 산업의 기저에 존재하는 판 역시 극적으로 변화하고 있다. 유블럭스는 삽코다(Sapcorda)를 통해 신뢰할 수 있는 개방형 대량 시장용 고정밀 GNSS 서비스 구현을 도모하고 있으며, 이를 통해 관련 생태계를 개발하는데 전념하고 있다. 또한, 유블럭스는 양산 시장 GNSS 및 연결 하드웨어 공급 업체로서 기술소유비용 절감에도 참여하고 있다.

새로운 고정밀 GNSS 기술의 출현과 이러한 기술을 대량 시장에 적용시킬 비즈니스 모델의 등장으로 볼 때, 현재 시점은 아주 흥미롭다. 판도가 바뀌고 있다. 그리고 그에 따른 기회 역시 존재할 것이다.

피터 페어허스트 (Peter Fairhurst) 유블럭스 포지셔닝 제품 전략 수석, 영국 뉴캐슬 대학교 수학 & 컴퓨터공학 학사, 위성 측지학 박사, 2015년 유블럭스 포지셔닝 제품 전략팀에 합류하여, 현재 무인시스템과 매핑 솔루션에 초점을 맞춘 산업용품 시장 개발을 담당하고 있다. 유블럭스 입사 전에는 스위스의 라이카 지오시스템(Leica Geosystems AG)사의 제품 관리 부서에서 고정밀 GNSS 측지 기술 분야 전문가로 근무하였다.

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